 Abstrak — Photovoltaics (PV) cell adalah  sebuah  elemen  yang dapat  melakukan  konversi  energi  dari  radiasi  akibat  panas matahari  menjadi  energi  listrik  dengan  prinsip  semikonduktor. Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan sel surya dipengaruhi oleh  tingkat  intensitas  radiasi  cahaya  matahari  dan  temperatur udara lingkungan. Alat yang dibuat dalam penelitian ini didesain dengan  menggunakan  metode lookup  table yang  dibuat  dengan memakai  2  motor  sebagai  penggerak  sumbu x dan y dalam menentukan  koordinat  dari  posisi  matahari  yang  digunakan sebagai  penentu  intensitas  radiasi  matahari  di  Pulau  Batam. Perangkat ini juga terintegrasi dengan waktu menggunakan real time clock module .
Kata kunci: Radiasi matahari, solar tracker , lookup table , modul real time clock , Perrin de Brichambaut

## I. P ENDAHULUAN
RADIASI  dari  energi  matahari  yang  bisa  ditangkap  secara langsung dan tegak lurus melalui sinar matahari, berkisar pada nilai 1.368 Watt/m 2 . Akan tetapi, pada berbagai jenis kondisi di bumi,  terutama  berkaitan  dengan  halangan  seperti  atmosfer, maka pada saat matahari berada pada posisi puncaknya, energi yang bisa diterima oleh solar PV hanya mencapai 1000 W/m 2 saja [1].
Menurut Surya Negara (2016), wilayah  Indonesia  memiliki rerata intensitas  radiasi  harian  matahari  sebesar 4,8 kW/m 2 per harinya [2]. Ini berarti, potensi tersebut setara dengan 675 Watt-hour (Wh) per-hari yang akan dihasilkan oleh modul PV dengan kapasitas daya sebesar 100 Watt-peak (Wp) dan  luas area solar  cell sebesar  1  m 2 [3].  Posisi  Pulau  Batam  sendiri berada pada 01º 08' LU 104º 00' BT. Ini berarti bahwa Batam memiliki selisih lintang satu derajat saja dari garis khatulistiwa. Dengan kata lain, data intensitas matahari di Pulau Batam akan mewakili  mean  radiasi  sinar  matahari  secara  umum  untuk Indonesia.
Untuk memenuhi kebutuhan tersebut, perangkat dan sistem monitoring  radiasi  sinar  matahari  akan  dirancang  agar  dapat melakukan  monitoring  pada  beberapa  hotspot  area  di  Batam. Alat ini bekerja mula-mula dengan mengumpulkan radiasi sinar matahari  menggunakan  perangkat  solar  PV.  Daya  yang
dihasilkan oleh perangkat ini kemudian diproses dan dianalisis dengan  beberapa  metode,  salah  satunya  adalah  metode Perrin de  Brichambaut.  Output  data  akan  ditunjukkan  dalam  satuan Radian. Selain itu, untuk mengoptimalkan pengukuran, piranti PV  akan  menggunakan  sistem tracking ,  dimana  alat  akan mengikuti  arah  pergeseran  matahari  berdasarkan  perubahan waktu.

## II. T INJAUAN P USTAKA
Rata-rata  intensitas  matahari  di  Indonesia  mencapai  4,8 kWh/m 2 /hari  [2].  Adapun  jangka  waktu  paparan  sinar  secara efektif adalah sebanyak 5 jam dalam kurun waktu 24 jam atau 1 hari [4].
Batam  merupakan kota yang berada di Provinsi Kepulauan Riau  dengan  luas  area  sebesar  969  km 2 dan  terdiri  atas  8 kecamatan, termasuk Kecamatan Belakang Padang, Bulang dan Galang. Pulau Batam sendiri, di luar tiga kecamatan tersebut, memiliki  luas  wilayah  421,2  km 2 [5].  Berdasarkan  data  ini, apabila  seluruh  wilayah  di  Pulau  Batam  dipasang  PV,  maka potensi energi listrik yang bisa dihasilkan adalah sebesar (1):
6 2 2 6 4,8 421, 2 10 2, 02  10 kW P m m MW      (1)
Gambar 1. Tilt angle dari solar tracking [6]
Metode Perrin de Brichambaut menunjukkan radiasi energi matahari dengan kemiringan (  ) yang terdiri atas radiasi dan
* Email: prihadieko@polibatam.ac.id

## Alat Monitoring Radiasi Matahari di Pulau Batam
Muhammad Prihadi Eko Wahyudi 1 *, Faiz Al Qodri 1 , Maryani Septiana 2 , Qoriatul Fitriyah 1
1 Teknik Elektro, Politeknik Negeri Batam, Batam, Indonesia
2 Manajemen Bisnis, Politeknik Negeri Batam, Batam, Indonesia
radiasi difusi, dengan reflektivitas yang tergantung pada albedo tanah [7]–[11].
Pada solar  tracking ,  sudut  penyalaan  ( tilt  angle ) menunjukkan sudut di antara permukaan modul dengan bidang datar  (horisontal)  yang  disebut  sumbu x .  Jika  sudut  ini  diatur secara terus-menerus, daya optimal yang dihasilkan oleh solar PV bisa diraih [12]. Contoh sudut penyalaan bisa dilihat melalui Gambar 1.

## III. M ETODOLOGI
A. Perancangan Desain Mekanik
Sistem tracking posisi matahari menggunakan metode lookup table yang akan dibuat adalah dengan memakai 2 motor sebagai penggerak  sumbu x dan y dalam  menentukan  koordinat  dari posisi  matahari.  Perangkat  dapat  terintegrasi  dengan  waktu menggunakan  modul real  time  clock .  Desain  rancangan diperlihatkan pada Gambar 2.
Gambar 2. Desain mekanik alat

## B. Perancangan Desain Elektrik
Sistem tracking posisi  matahari  terdiri  atas  beberapa komponen  yang  diintegritaskan  pada  suatu  mikrokontroler. Mikrokontroler berfungsi sebagai pusat pengolahan data secara terprogram dengan algoritma yang ditentukan. Mikrokontroler ini  akan  memberikan  instruksi  kepada  komponen  yang  lain sesuai  dengan  fungsinya.  Rancangan wiring  diagram dari sistem tracking posisi matahari dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3. Desain elektrikal

## IV. H ASIL DAN A NALISIS
Tahapan  penelitian  dilakukan  terlebih  dahulu  dengan pembuatan hardware alat  dengan  sistem  pengelasan  dan gerindra  (Gambar  4).  Setelah  pengerjaan  mekanik  selesai dilakukan, instalasi alat dengan Arduino dilakukan seperti pada Gambar 5.
Gambar 4. Hasil Pengerjaan Mekanik Alat

## Gambar 5. Pengerjaan elektrikal alat
Berdasarkan  pengujian  yang  dilakukan, output daya mendapatkan angka terbesar yaitu sebesar 6,138 Watt pada sore hari, sesuai dengan grafik pada Gambar 6.
Gambar 6. Data pengukuran V-W dengan lookup table
0 1 2 3 4 5 6 7 19.7 16.4 17.1 18.1 18.8 19.3 19.7 20 20.3 20.5 20.6 20.9 Day a (watt)
Tegangan (V)
sore siang pagi

## V. K ESIMPULAN
Penelitian ini telah berhasil mencapai target yang diinginkan yaitu  penyusunan,  perakitan,  serta  ujicoba  alat  beserta pencatatan  data  radiasi  sinar  matahari  yang  diinginkan menggunakan  metode lookup  table .  Pada  penelitian  ini, pengukuran terbatas hanya pada satu titik yaitu di Gedung W7 Politeknik  Negeri  Batam,  sehingga  data  radiasi  yang didapatkan masih terbatas hanya untuk lingkup area tersebut.

## U CAPAN T ERIMA K ASIH
Ucapan  terima  kasih  terutama  ditujukan  kepada  P2M Politeknik  Negeri  Batam  atas support berupa  bantuan  dana penelitian  dosen  muda  2019  beserta  rekan  dosen  dan  laboran RPE  di  Gedung  W7  Politeknik  Negeri  Batam  atas  semua dukungannya.

## R EFERENSI
[1] “Solar Energy Perspectives – Analysis - IEA.” [Online]. Available: https://www.iea.org/reports/solar-energy-perspectives. [Accessed:
26-Feb-2020].
[2] I.  B.  K.  S.  Negara,  I.  W.  A.  Wijaya,  and  A.  A.  G.  M.  Pemayun, “Analisis  Perbandingan  Output  Daya  Listrik  Panel  Surya  Sistem Tracking dengan Solar Reflector,” J. Ilm. Spektrum , vol. 3, no. 1, pp. 7–13, 2016.
[3] K. Akhmad, “Pembangkit Listrik Tenaga Surya Dan Penerapannya Untuk Daerah Terpencil,” J. Ilm. Din. Rekayasa , vol. 1, no. 1, pp. 29– 33, 2005.
[4] B.  Yuliarto, Memanen  Energi  Matahari .  Bandung:  Penerbit  ITB,
2017. [5] “Profil Kota Batam.” [Online]. Available: http://ciptakarya.pu.go.id/profil/profil/barat/kep_riau/batam.pdf. [6]
T.  Juhana  and  A.  I.  Irawan,  “Non-intrusive  load  monitoring  using Bluetooth Low Energy,” in Proceeding of the 2015 9th International Conference on Telecommunication Systems Services and Applications, TSSA 2015 , 2016.
[7] M.  Ghodbane  and  B.  Boumeddane,  “Estimating  solar  radiation according  to  semi  empirical  approach  of  PERRIN  DE BRICHAMBAUT: application on several areas with different climate in Algeria,” Int. J. Energ. , vol. 1, no. 1, pp. 20–29, 2016.
[8] S. A. Kalogirou, Solar Energy Engineering: Processes and Systems ,
1st ed. Academic Press, 2009.
[9] A.  Rabl, Active  Solar  Collectors  and  Their  Applications .  Oxford: Oxford University Press, 1985.
[10] Z.  Şen, Solar  energy  fundamentals  and  modeling  techniques: Atmosphere,  environment,  climate  change  and  renewable  energy .
2008.
[11] D. Y. Goswami, F. Kreith, and F. Kreith, “Solar Energy Resources,” pp. 81–90, Jul. 2007.
[12] M.  Lehloka,  J.  Swart,  and  P.  Hertzog,  “A  comparison  of  two automatic  solar  tracking  algorithms,” E3S  Web  Conf. ,  vol.  152,  p. 02009, 2020.